Самоподъемные плавучие буровые установки
Практическое занятие №2
Тема: Буровое оборудование. Самоподъемные плавучие буровые установки
План:
1. Буровое оборудование
2. Самоподъемные плавучие буровые установки
Цель: Изучить основное оборудование для бурения, а также ознакомиться с назначением самоподъемных плавучих буровых установок
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой самоподъемная плавучая буровая установка?
2. Что включает в себя полный цикл работы ПБУ?
3. Выполнение каких технологических процессов должна обеспечивать конструкция ПБУ?
4. Какие факторы определяют размеры и архитектурный тип ПБУ?
Глоссарий
Понтон - плавсредство, служащее для поддержания на воде тяжестей
Бункер - сооружение для временного накопления и хранения насыпных грузов
Водяной балласт - вода, принимаемая на в специальные балластные цистерны в качестве балласта, в целях необходимого изменения мореходных качеств платформы
Буровое оборудование
Буровые платформы, эксплуатирующиеся в море обычно называют оффшорными конструкциями (от английского offshore - на расстоянии от берега).
Структура морской буровой установки, кроме оборудования бурения скважин, добычи природного газа или нефти из подводных скважин, также может включать жилые помещения, рассчитанные более чем на сотню человек, оборудование для хранения добытых ресурсов и сложную систему самообеспечения.
Морские буровые установки представляют собой сложные инженерные сооружения различного архитектурно-конструктивного типа. Условия их эксплуатации предъявляют к ним специфические требования, удовлетворение которых внесло ряд принципиальных изменений в сложившуюся традиционную практику проектирования и строительства судов. В последние годы в отечественном судостроении накоплен определенный опыт создания морских буровых установок. В то же время освоение новых нефтегазовых месторождений, научно-технический прогресс в области разведки и добычи нефти и газа, все возрастающие требования различных классификационных обществ к проектированию, строительству и эксплуатации буровых установок выдвигают новые, часто весьма сложные задачи.
Конструкции платформ могут значительно различаться в зависимости от глубины, на которой находится цель бурения, а также от характеристик месторождения. Все морские буровые установки обладают определенной автономностью, которая обеспечивается генераторами энергии и опреснителями воды, установленными на ней.
Вместе с тем для пополнения запасов установки используются обслуживающие суда поддержки, выполняющие функцию снабжения. Также возможны вспомогательные функции - буксировка платформы к точке бурения, резервное место для спасения людей, противопожарные меры. При всем этом используются чрезвычайные суда поддержки, которые привлекаются при аварийных ситуациях, а также в случае вынужденных спасательных операций.
Морские буровые установки оснащаются необходимым оборудованием для транспортировки добытых ресурсов на берег либо с помощью трубопровода, либо плавающего нефтехранилища или грузового танкера. Необходимые для обеспечения процесса нефтегазовой добычи технологические элементы, включают в себя: сепараторы (распределители), производственные коллекторы, гликолевые дегидраторы для осушения природного газа, насосы предназначенные для нагнетания воды в пласт, газовые компрессоры, измерители экспорта нефти/газа и мощные насосы основной линии добычи.
Самоподъемные плавучие буровые установки
Самоподъемная плавучая буровая установка представляет собой корпус-понтон, являющийся одновременно и производственной площадкой. На понтоне размещаются: технологическое и энергетическое оборудование, инструменты и запасы материалов, жилые и служебные помещения, склады, площадка для вертолетов и др. Установка имеет колонны, опирающиеся в рабочем положении на морское дно и удерживающие корпус со всем оборудованием и запасами на заданной высоте над поверхностью воды. В транспортном положении (когда установка находится на плаву), опоры подняты над палубой понтона. Специальные подъемные устройства служат для перевода ПБУ из транспортного положения в рабочее и обратно.
ПБУ самоподъемного типа различаются по конструкции и форме корпуса, числу опорных колонн и их конструкции, а также по конструкции подъемных механизмов. В настоящее время ПБУ в основном строят с корпусами, имеющими в плане прямоугольную и треугольную формы; встречаются также корпуса пяти- и шестигранной формы. По количеству опорных колонн ПБУ могут быть трех-, четырех-, шести-, восьми-, десятидвенадцати- и четырнадцатиколонные. Опоры ПБУ (вертикальные или наклоняемые) могут быть выполнены в виде колонн (круглого и
 |
четырехугольного сечения) со сплошными стенами или решетчатых конструкций (в виде трех- и четырехгранных пространственных ферм).
 |
В настоящее время ПБУ проектируются в основном с вертикальными опорами. Однако при больших глубинах моря для увеличения базы сооружения и, следовательно, повышения устойчивости установки в рабочем положении за рубежом спроектированы и построены ПБУ с наклоняемыми опорами.
Для перевода самоподъемной ПБУ из транспортного положения в рабочее и обратно, т.е. для спуска опорных колонн, задавливания их в грунт и подъема корпуса на необходимую высоту над уровнем воды, спуска корпуса на воду после завершения бурения, выдергивания и подъема опорных колонн, применяются гидравлические и механические подъемные механизмы.
Полный цикл работы ПБУ самоподъемного типа состоит из следующих операций (рис. 1):
а) транспортировка ПБУ к намеченной точке бурения; подготовка ПБУ к установке на точку бурения;
б) спуск опорных колонн до дна моря;
в) задавливание опорных колонн в грунт;
г) подъем корпуса ПБУ на заданную высоту над уровнем моря; стопорение подъемников и подготовка к бурению скважин;
д) бурение скважин;
е) бурение скважины завершено, установлен блок-кондуктор
ж) спуск корпуса ПБУ на воду;
з) выдергивание и подъем опорных колонн;
и) подъем опорных колонн в транспортное положение.
Если ствол скважины не ликвидируется (при бурении эксплуатационных скважин), после окончания бурения устанавливается блок-кондуктор, к которому крепится ствол скважины.
Поскольку основным эксплуатационным режимом ПБУ является бурение скважин, конструкция установки должна в первую очередь обеспечивать выполнение технологических процессов по проводке скважины, включая:
1. строительство и обустройство устья скважины;
2. бурение скважины заданной глубины;
3. приготовление, хранение, циркуляцию и дегазацию бурового раствора, очистку бурового раствора от выбуренной породы (шлама);
4. исследование и анализ кернов выбуренной породы и бурового раствора;
5. приготовление цементного раствора для заливки обсадных колонн;
6. цементирование обсадных колонн; кондуктора, промежуточных и эксплуатационных колонн;
7. прием и транспортировку пневмотранспортом сыпучих материалов (цемента, барита, бентонита) к потребителям и хранение сыпучих материалов в бункерах;
8. электрометрические каротажные работы в процессе бурения скважины;
9. опробование нефтеносных пластов па приток нефтепродуктов;
10. сбор выбуренной породы (шлама) для нейтрализации или последующего вывоза на береговые приемные пункты с целью предотвращения загрязнения морской среды;
11. сжигание продуктов опробования скважины с целью предотвращения загрязнения морской среды.
Обычно, ПБУ строят с тремя и большим числом опорных колонн. В последнее время преобладают ПБУ с тремя и четырьмя вертикальными опорными колоннами. ПБУ с наклоняемыми опорными колоннами для увеличения базы в рабочем положении получили ограниченное применение ввиду сложности конструкции и возможности обеспечения устойчивости сооружения другими, более простыми решениями.
Четырехопорные ПБУ наиболее распространены для глубины моря до 60 м. Как правило, такие ПБУ имеют прямоугольный в плане корпус с опорными колоннами, расположенными по углам. Упрощение конструкции и удобство эксплуатации четырехопорных ПБУ связаны с возможностью выполнения «задавки» опорных колонн с использованием в основном массы сооружения. Кроме того, прямоугольная форма корпуса по сравнению с треугольной при равных размерах создает более благоприятные условия устойчивости. Несмотря на указанные преимущества, с увеличением глубины моря более широко применяются трехопорные ПБУ. Это объясняется следующим.
С увеличением глубины моря возрастают нагрузки на опорные колонны; повышение прочности и жесткости последних достигается увеличением площади и момента инерции сечения и, следовательно, массы опорной колонны. Необходимая суммарная жесткость опорных колонн у трехопорных ПБУ может быть достигнута при меньшей суммарной массе колонн, чем у четырехопорных. Кроме того, уменьшение числа опорных колонн приводит к уменьшению числа и массы подъемников, Все это привело к преимущественному применению трехопорных ПБУ. Корпуса трехопорных ПБУ имеют преимущественно треугольную или близкую к ней форму. Опорные колонны в этом случае задавливают с помощью дополнительного водяного балласта, для чего в корпусе ПБУ оборудуются соответствующие отсеки.
На архитектурный тип ПБУ влияют конструкция подъемника и размещение опорной колонны в корпусе. Жилые и служебно-бытовые помещения на большинстве ПБУ находятся в рубках. На некоторых ПБУ эти помещения располагаются в корпусе. При размещении жилых и служебно-бытовых помещений учитывается необходимость создания хороших условий для людей: соблюдение допустимого нормами уровня шума, обеспечение эвакуации команды при аварийных ситуациях, удобство доступа к рабочим местам. Поэтому рубки жилых и служебно-бытовых помещений размещаются в наибольшем удалении от устья скважины. Особенное влияние на архитектурный тип ПБУ оказывают размещение и устройство взлетно-посадочной вертолетной площадки.
Таким образом, факторами, определяющими размеры и архитектурный тип, являются:
· возможность размещения в определенной последовательности комплексов технологического оборудования, энергетической установки, подъемников с опорными колоннами, а также жилых и служебно-бытовых помещений;
· обеспечение достаточных площадей и объемов складских помещений для хранения инструмента, ЗИПа, бурильных и обсадных труб, порошкообразных материалов, других сухих и жидких запасов;
· обеспечение устойчивости на максимальной глубине моря в рабочем положении;
· обеспечение остойчивости при переходе морем с максимально поднятыми опорными колоннами;
· обеспечение запаса плавучести и соответствующей величины надводного борта для выдергивания опорных колонн из грунта;
· размещение всех видов оборудования с учетом выполнения требований по взрывобезопасности помещений и открытых пространств ПБУ.
Тесты:
1. Как достигается повышение прочности и жесткости опорных колонн?
1) Увеличением площади и момента инерции сечения
2) Увеличением скорости задавки в грунт
3) Снижением площади и момента инерции сечения
4) Увеличением полого пространства внутри колонны
5) Снижением массы колонны
2. Какую форму обычно имеют корпуса трехопорных ПБУ?
1) Треугольную
2) Прямоугольную или квадратную
3) Пятиугольную
4) Круглую
5) Шестиугольную или более
3. Как еще называют буровые платформы, эксплуатирующиеся в море, на расстоянии от берега?
1) Оффшорными конструкциями
2) Глубинными конструкциями
3) Инверсионными конструкциями
4) Опорными конструкциями
5) Динамическими конструкциями
4. До какой глубины моря рекомендовано использование четырехопорных ПБУ?
1) До 60 м
2) До 25 м
3) До 100 м
4) До 120 м
5) До 90 м
5. Какие подъемные механизмы применяются для перевода самоподъемной ПБУ из транспортного положения в рабочее и обратно?
1) Гидравлические и механические
2) Вакуумные
3) Пневматические
4) Инерционные
5) Помповые
Литература:
1. Котик Е.П., Котик П.Т. Разработка, освоение и эксплуатация морских месторождений . 2 том, -Актобе-, 2010 – 564 стр.
2. Вяхирев Р.И., Никитин Б.А., Мирзоев Д.А. - Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений
3. Гиматудинов Ш.К. – Справочная книга по добыче нефти
4. Гусман А.М. – Морские буровые комплексы
5. Агагусейнов Ю. А., Вишневская Э. Л., Кулиев И. П. и др. - Самоподъёмные плавучие буровые установки